1. Квантовые состояния электромагнитного поля и операторы. Квантовая механика свободной массивной частицы. Собственные состояния оператора координаты и импульса, их свойства.

2. Функция Вигнера, её физический смысл. Квантовые скачки. Функции Вигнера состояний Фока, когерентного состояния, квадратурно-сжатого света.

3. Матрица плотности. Чистые и смешанные состояния. Примеры построения матрицы плотности на примере поляризационных состояний. Сепарабельные и несепарабельные состояния.

4. Теория измерений: проективные измерения и POVM измерения. Пример построения POVM операторов для различения близких поляризационных состояний.

5. Эксперименты по проверке неравенств Белла. ЭПР-парадокс, квантовое перепутывание. Принцип локального реализма. Эксперимент Аспе. Лазейки локальности, свободы выбора, детектирования, честного сэмплирования и способы их закрытия.

6. Неравенства Белла в форме Клаузера-Хорна-Эберхарда. Современное состояние проверок неравенств Белла- схема эксперимента Цайлингера, механизмы закрытия лазеек, результаты проверки неравенств Белла.

7. Эксперименты по изучению принципа причинности в квантовой механике. Описание квантового канала, матрица процесса, изоморфизм Чоя-Ямиолковского. Неопределённость квантовой траектории эволюции системы, причинно – сепарабельные процессы.

8. Оператор - свидетель причинности. Квантовый переключатель. Схема и результат эксперимента с использованием пространственных световых мод.

9. Квантовый эффект Зенона. Механизм возникновения эффекта Зенона в гамильтоновых системах. Роль слабой непрерывности оператора эволюции для возникновения эффекта Зенона.

10. Схема эксперимента по наблюдению эффекта Зенона. Условия наблюдения обратного эффекта Зенона, примеры квантовых систем без эффекта Зенона

11. Квантовая память. Дипольное ззаимодействие поля с атомным ансамблем в свободном пространстве. Приближение вращающейся волны. Уравнения Гейзенберга для атомно-полевой системы.

12. Эффект электромагнитно-индуцированной прозрачности. Тёмные поляритоны, «заморозка света», эффект памяти.

13. Рамановский режим взаимодействия атомного ансамбля с Λ-конфигурацией уровней с многомодовым полем. Гамильтониан взаимодействия в приближении вращающейся рамки. Адиабатическое исключение верхнего уровня. Приближение Хольштейна-Примакова, одномерный гамильтониан взаимодействия бозонных полей. Полный цикл памяти. Эффективность квантовой памяти.

14. Фотонное эхо. Допплеровское уширение уровней. Протокол памяти на эффекте фотонного эха.

15. Квантовое неразрушающее взаимодействие света и атомов. Механизм фарадеевского вращения, зависимость световых сдвигов атомных уровней от поляризации поля. QND-память, перепутывание в непрерывных переменных.

16. *Призрачные изображения. Схема наблюдений призрачных изображений. Классические призрачные изображения от теплового источника, ковариационные функции фототоков. Квантовые изображения с использованием бифотонного источника – механизм наблюдения, параметры полученного изображения и сравнение с классическим аналогом.

17. *Наблюдение квантового чеширского кота. Схема эксперимента, эффект слабых измерений. Фотонный CZ гейт, сила перепутывания. Квантовая интерференция амплитуд перехода, качественное описание интерференции путей эволюции через диаграммы Фейнмана.